JP2899053B2 - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機等の画像形成装置における
定着装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来、一般的な電子写真複写機等の画像形成装置にお
いては様々な定着方式が考案され実施されているが現在
では熱定着方式が主流をなしている、なかでも一対のロ
ーラーを用いるヒートロール定着方式は熱効率が良いな
どの理由から多く採用されている。このヒートロール定
着方式の一例を第7図に示す。
7は定着ローラーであり、内部にハロゲンヒーター4
などの発熱源を有し、表層をゴム等の弾性体5を用いて
構成した、加圧ローラー6と、適当なnipをもって対を
なしており、不図示の駆動手段により本体からの駆動を
受け回転する。未定着画像は記録紙がこの一対のローラ
ーの間を通過する際に熱及び圧力で記録紙に定着され
る。稼動中、ローラー7の表面はサーミスタ12により略
一定温度に維持されている。
一般に熱定着ローラーには、付着を防止する目的で、
ふっ素樹脂等の離型性の良い樹脂の被覆が行なわれてい
る。
従来、このようなローラーの製法は、ふっ素樹脂の粉
体塗料あるいはデイスバージヨン塗料を用いて、焼成す
る方法がとられていた。
しかしながら、このような製法では、一般的に塗装効
率が低く、かつ、高価になる傾向があった。
また、このようなフツ素樹脂粒子を塗布、焼成して得
られるフツ素樹脂層は多数のピンホールが存在してい
る。
このためシリコンオイル等の離型液を塗布する場合、
ピンホールからシリコンオイルが侵入し、この侵入オイ
ルが定着熱(150〜200℃)のため、膨張して皮膜にふく
れが生じやすいといった不具合がある。
上記の不具合を解消する方法として、たとえば、特開
昭59−198118号公報に記載されているように、金属製等
の円筒状の芯金に熱収縮ふっ素樹脂チユーブを加熱融着
する方法が考えられている。
〔発明が解決する問題点〕
しかし、このフツ素樹脂チユーブは非常に高抵抗であ
り、静電的オフセツトが発生し易いという問題がある。
この静電オフセツトは特に、正帯電性のトナーを定着
する場合、特に顕著である。
〔問題点を解決する手段〕
上記問題点を解決する本発明は、正帯電性の未定着画
像を支持する支持材を挟持搬送して定着する搬送体を有
する定着装置において、上記搬送体は鉄粉に対して正に
帯電する物質を添加したフツ素樹脂のフイルムから成る
装置を有することを特徴とするものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。第1
図は、本発明を実施した定着装置の断面図である。
同図において、正帯電正の粉体磁性トナー9により形
成された未定着画像は、定着ローラー7とこれに適当な
nipをもって当接した加圧ローラー6の間を挟持搬送際
に未定着画像を支持する記録材8に定着される。定着ロ
ーラー7は内部にハロゲンヒーター等の発熱源4を有
し、芯金3上に接着剤としてのプライマー層2を介して
鉄粉に対して正に帯電する帯電性物質を添加したPFAの
チユーブ1を最上層にして構成されている。
まず、上記構成の定着装置を用いて、定着部において
正電荷をもつ粉体トナーで形成された未定着画像を定着
する場合について、nip部の凝似拡大図(第2図)及び
従来例nip部の疑似拡大図(第8図)を参照して説明す
る。
従来、熱定着ローラ等の表層はその材質(PFA、PTFE
といったフツ素樹脂)の特性から負に帯電し易い傾向に
あり、正電荷をもったトナー9を定着しようとする場合
には、負に帯電した樹脂層14とトナー9との間に、記録
材8とトナー9間の引力よりも大きな静電的引力がはた
らき、結果として記録材上のトナーが定着ローラ側へ転
移してしまう、オフセツト現象が著しく、正電荷をもつ
トナーを定着する場合の特に大きな問題であった。近
年、塗装、焼成タイプの表層形成では、樹脂層・現像剤
間の引力を弱めるべく、その表層の体積抵抗値を小さく
するよう研究・開発が盛んに行なわれているものの、そ
のオフセツト防止効果は不充分であり、また、フツ素樹
脂チユーブを用いたタイプでは何ら手が打たれていない
のが現状である。
ここで、第2図に示すように、本実施例では、該表層
を表層自体が正に帯電するよう鉄粉に対して正に帯電す
る物質を添加したチユーブ状或はシート状のPFAで構成
し、正電荷をもつ現像剤9と、正に帯電した樹脂層1と
の間に生じる静電的反発力を利用して、フツ素樹脂チユ
ーブ或はフイルムの特性を損なうことなく、現像剤のオ
フセツトを確実に防止できる。尚、本発明者らの実験で
は、樹脂層1の表面電位が±0から正になろうとするあ
たりから良好な結果が得られはじめたが、+10〜+500
[V]の範囲で最も良好な結果を得た。この最、定着部
において正電荷をもった現像剤で形成されている未定着
画像の転写紙上のトリボ(単位重量当りの電荷量)は、
+3〜+45[μq/g]程度のものについて実験を行なっ
た。トリボの測定には謂る吸引式フアラデーゲージ法を
使用した。この吸引式フアラデーゲージ法は既ね、第9
図に示す様に構成された装置を用いて、吸引口14を記録
材に押しつけてトナーを吸引し、内筒のフイルター15に
採集する。このとき内筒は、外部から静電的にシールド
されており、ここに蓄積されたトナーの電荷量は接続さ
れたフアラデーゲージ16によって、また吸引されたトナ
ーの重量はフイルターの重量増加分より算出されるの
で、記録材上のトナーのトリボ(単位重量当りの電荷
量)を計算できる。
さらにこの実験では樹脂層1への添加物質としてトリ
ブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナ
フトスルフオン酸塩を用いたが、これの平均粒径は5μ
で、鉄粉キヤリアに対する帯電量は1.84[μq/g]であ
った。尚、帯電量は添加物質が鉄粉キヤリア200/300[m
esh]に対して2[wt%]になるように精秤して充分混
合した後、ブローオフ(東芝ケミカル社製TB−200)に
て測定したものである。
このように未定着画像と接する搬送体表層に正帯電性
物質を含有したフツ素樹脂フイルムを用いることで、シ
リコンオイルによる剥離がなく、且つ、正帯電性の画像
に対しても静電オフセツトが発生しない。
また、本実施例は磁性分を含有する磁性トナーを用い
る場合特に有効である。
ここで、本発明に用いられる正に帯電する物質とは、
ブローオフ法で測定した時に、鉄粉キヤリアに対し、正
のトリボ電荷を有するものをいう。例えば以下に挙げる
ような物質がある。
・ニグロシン及びそれらの変成物 ・四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、アミン、アミ
ドなどの含チツ素化合物、含チツ素複素環化合物 ・有機スズオキサイド及びこれらの誘導体 ・トリフエニルメタン系染料及びこれらのレーキ顔料 ・含チツ素モノマーの単重合体、或は他のビニル系モノ
マーとの共重合体 ・ポリアミド 具体的には、 ・ニグロシン染料 ・ニグロシン脂肪酸金属塩変成物及び脂肪酸 ・トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−
4−ナフトスルフオン酸塩 ・テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート ・ジブチルチンオキサイド ・ジオクチルチンオキサイド ・ジブチルチンボレート で表わされる単量体、又は、スチレン、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステルなどとの共重合体。ここ
で、R1はH又はCH3を示し、R2及びR3はアルキル基を示
す。
などが一例として挙げられる。
構成上、以上に挙げた物質は、粒径で20μ以下が好ま
しく更には添加するフツ素樹脂の成形しようとするフイ
ルム又はチユーブの厚みの1/2以下であることが好まし
い。これ以上のものだと、添加の際に、均等に混ざりに
くくなってしまうか或は表層に突出してしまい、フツ素
樹脂の特徴の1つである離型性を損なう場合があるから
である。尚、これら物質を添加する際、固体で添加せず
とも良い。
次に、これらの物質の添加量は、基材となるフツ素樹
脂材料100重量部に対して、0.1重量部〜30重量部である
ことが好ましい。これは、本発明者らの実験から添加量
が0.1重量部より少ないと、効果がほとんど得られない
ばかりでなく、均一に分散されにくくなってしまうし、
30重量部より多く添加しようとすると、基材であるフツ
素樹脂の離型性を大きく損なうためである。
一方、成形したフツ素樹脂フイルム又はチユーブの厚
みは、10μ〜100μ程度が最も好ましく、基材とするフ
ツ素樹脂材料としては、例として、パーフルオロアルコ
キシド(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTE
F)、ヘキサフルオロプロピレン共重合体(EFP)、など
が挙げられる。
〔実施例2〕 第3図は本発明を未定着画像と直接接しない加圧ロー
ラー側に実施した例である。この定着装置を用いて、定
着部において正電荷をもつ現像剤で形成された未定着画
像を定着しようとする場合について凝似拡大図(第4
図)も参照して説明する。
発熱源4を内蔵した定着ローラー7と適当なnipをも
って対をなす加圧ローラー6は弾性体層5上の表層に本
発明によるところの鉄粉に対して正に帯電する物質を添
加したPFAのチユーブ1をもって構成され、その周面上
には表面を除電するための除電ブラシ12を当接させてい
る。表層1は記録材8との接触、摩擦によって弱い正に
帯電するよう制御・構成されている。未定着画像をのせ
た記録材8が定着装置に侵入すると、そのnip部におい
て加圧ロール表層の樹脂層1と記録材8との間で帯電が
おこり、樹脂層1には正電荷が発生する、と同時に記録
材8背面にはこれに誘起される形で、負の電荷が発生す
るのでトナー9と記録材8の間の静電的引力は増大し、
結果としてトナー9はオフセツトしにくくなる。
一方、記録材との帯電により、弱い正に帯電した表層
1は、転写材と離れてから除電ブラシ12により除電され
る。これは記録材との摩擦帯電電荷が樹脂層に蓄積され
て該現像剤との間で強い反発力が発生するのを防ぐため
である。尚、本発明者らによれば、実施例1で使用した
トナーに対して実験したところ、ニグロシンを添加した
樹脂層1の記録材との接触・摩擦による帯電表面電位が
除電ブラシまでの間で、概ね+200[V]までで、良好
な結果を得た。ここでニグロシンの平均粒径は5μで、
鉄粉キャリアに対する帯電量は、16.76[μq/g]であっ
た(測定は実施例1と同様)。
〔実施例3〕 第5図は本発明を実施した他の実施例であり、エンド
レス定着フイルムを利用した例である。エンドレスベル
ト形状に成形された定着フイルム1は本発明によるとこ
ろの鉄粉に対して正に帯電する物質を添加したPFAのフ
イルムで構成され、その内側に設けられた定着発熱体10
の部分で、加圧ローラーと適当なnipをもって当接され
ている。未定着画像をのせた記録材8は他の実施例と同
様、nip部で加熱・加圧定着される。このように、定着
フイルムを用いた定着装置においても従来、静電的なオ
フセツトが問題となっていたが、本発明によるところの
フイルムを用いれば、実施例1と同様、抜群の効果が得
られる。
〔実施例4〕 第6図は本発明の更に別の実施例を示す断面図で、有
端状のエンドレスフイルムを用いたものである。
尚、本発明者らは鉄粉に対して正に帯電する物質とし
て概述の物質の他に以下の物質に対しても実験・測定を
行なっており、概述の物質を添加した場合と同様の効果
を得られることを確認している(測定は、いずれも実施
例1と同様)。
〔発明の効果〕 以上説明した通り、本発明によれば、フツ素樹脂特有
の高い耐摩耗性、耐久性を維持しながら、その帯電状態
を任意に制御することが可能となり、且つ塗装法と異な
りピンホールレスであるため、安定した帯電状態を維持
することが可能となった。これにより、従来あった静電
的オフセツトを容易に、かつ実稼動状況下で安定して防
止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施した定着装置の断面図。 第2図、第4図は本発明を実施した場合の効果を説明す
るための凝似拡大図。 第3図、第5図、第6図は本発明の他の実施例である定
着装置の断面図。 第7図は従来のヒートロール定着装置の断面図。 第8図は従来の場合の凝似拡大図。 第9図はトリボ測定のための吸引式フアラデーゲージ法
の装置概略図。 1……鉄粉に対して正に帯電する物質を添加したフツ素
樹脂チユーブ・フイルム 2……プライマー層 3……芯金 4……発熱源(ハロゲンヒーター) 5……弾性体 6……加圧ローラー 7……定着ローラー 8……記録材 9……トナー 10……発熱素子 11……除電ブラシ 12……サーミスタ 13……従来の樹脂層 14……吸引口 15……フイルター 16……フアラデーゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−255371(JP,A) 特開 平1−213683(JP,A) 実開 昭60−70852(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正帯電性の未定着画像を支持する支持材を
    挟持搬送して定着する搬送体を有する定着装置におい
    て、 上記搬送体は鉄粉に対して正に帯電する物質を添加した
    フツ素樹脂のフイルムから成る表層を有することを特徴
    とする定着装置。
  2. 【請求項2】上記フイルムはPFAチユーブであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の定着装置。
  3. 【請求項3】上記未定着画像は磁性体を含有する磁性ト
    ナーであることを特徴とする特許請求の範囲第1項もし
    くは第2項記載の定着装置。
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